Внешняя характеристика выпрямителя

Внешняя, или нагрузочная, характеристика выпрямителя устанавливает зависимость изменения напряжения U₀ на нагрузке при изменении тока I₀ (риc. 2.4). Напряжение U₀ на выходе выпрямителя с увеличением тока I₀ снижается. Это вызвано увеличением падения напряжения ∆U на индуктивном сопротивлении обмоток трансформатора Х_тр при переходе тока из одного диода в другой, активном сопротивлении обмоток трансформатора R_тр и сопротивлении сглаживающего фильтра R_Ф.

,

где m - число фаз схемы выпрямления; n - число диодов в контуре выпрямления тока; U_0х - напряжение на выходе выпрямителя в режиме холостого хода (I₀=0); U_пр - прямое напряжение на диоде.

Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения

Наличие пульсаций выпрямленного напряжения ухудшает работу потребителей, питаемых от выпрямителей (например, двигателей постоянного тока, радиоаппаратуры и др.).

Для уменьшения пульсаций напряжения на выходе выпрямителя устанавливаются сглаживающие фильтры.

Простейшим фильтром является ёмкостной фильтр (рис. 2.5), представляющий конденсатор С₁, подключаемый параллельно нагрузке R_Н. Конденсатор заряжается выходным напряжением выпрямителя u₀, и при уменьшении выходного напряжения ниже уровня заряда конденсатора разряжается через нагрузку. В результате этого напряжение на нагрузке изменяется не значительно, следовательно, происходит сглаживание пульсаций напряжения. Если выбрана постоянная времени цепи фильтра τ = C₁R_Н значительно большей периода напряжения источника питания, то выходное напряжение u₀ будет оставаться практически постоянным. При этом переменная составляющая выпрямленного тока проходит через конденсатор, сопротивление которого . Значение С_Ф можно определить из выражения

, мкФ,

где m - число фаз схемы выпрямления; ω_С – угловая частота питающего напряжения; К_ПО - требуемое значение коэффициента пульсаций; R_H - сопротивление резистора нагрузки.

Описание лабораторной установки

Исследуемые однофазный и трехфазный мостовые выпрямители собраны на диодах типа Д242. Их схемы приведены на рис. 2.5, а и б соответственно.

Рис. 2.5

Максимально допустимые параметры диодов Д242: обратное напряжение - 100 В; средний прямой ток - 5А. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора: однофазного выпрямителя U₂=18 В; линейное напряжение трехфазного выпрямителя U₂ = 30 В. В качестве нагрузки однофазного и трехфазного выпрямителей используются одни и те же резисторы. Максимальное сопротивление нагрузочного резистора 150 Ом, минимальное - 13,5 Ом.

Панели стенда, используемые в работе (рис. 2.6), содержат:

а - измерительные приборы, где 6 – осциллограф, 7 – электронный вольтметр;

б - пульт управления питанием стенда:

1 – включение питания установки;

2 - аварийное и общее отключение;

в - пульт управление электронными устройствами:

3 - переключатель напряжения [отключение или подключение источника к однофазному или трехфазному выпрямителю];

4 - тумблеры В5…В8 для ступенчатого подключения нагрузки к однофазному или трехфазному выпрямителям;

5 - сменная панель.